建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 X?S LYm@v
p W5PF)([ 使用工具箱：基本工具箱 }-PV%MNud
xeSv+I-b 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 +~?K@n
78O5$?b;# 自由空间传输距离：10mm eB5<N?;s
VMW< ?V
2Z VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 (h27SLYm
k(w J6pc 1) 脉冲传输 ~!ICBF~j
^ " 4u1 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 u`wT_?%w [KsVI.gn
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： C-;}a%c" 2) 复数场 ; Rd\yAG
pjNH 0mZ 传输时间用 来表示 6'JP%~QlS
2"B3Q:0he| 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 (Ek=0;Cr
`bEum3l\6] 脉冲的载波频率为 5YgUk[J
Eq'oy~.oV 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： nXxSv ~r }9>X M 3) 时间傅里叶变换 G9jlpf5>
#mbl4a 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 1a;&& !X ppPzI, 类似的定义同样适用于复数场 6| {uZN z
g# <M/qn 4) 包络函数 Gq^#.o]
KDy:A>_ G" VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： V r<ypyC 其对应的频域谱为： Mta;6<
nuX W/7M 
'gv7&$X}4
k<\] ={ |= 1) 构建脉冲光源 s`"ALn8m e 3 {L%rQE Z|a\rNv PS:高斯脉冲光谱窗口 s*W)BK|+?
m&Lc." 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 1~Z Kpvu
POvpaPAZ< 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 s\ i.pd:Q
QtsyMm STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) .j 0]hn]
2\ =cv STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) 3a#j&]
n)rF !a STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) Y4dTv<=K@i
fO{E65uA STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) A At <{
?#X`Eu STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 aXefi'!6
wuTCdBu6hU STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 U[ 8Cg
:cK;|{ f 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm u3H2\ <
n"{oj7E0a 
+kTa>U< ?
1f1J'du 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 _A .?:'- 
#/9(^6f : PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 ;{~F7:i
6) 点击
，进行光程分析 md/Z[du:' ;{inhiySN PS1：左图为相位vs频率图 jq&$YmWp
-j_J 1P0, PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) VNbq]L(g
& xqr& (o 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 s:/.:e_PU PS1：时间偏移量为33.3656ps R` :NUGR
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 0|:Ic , oa?eK PS:在中心位置处测量光场随波长变化 c# e_Fs
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 otO6<%/m
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 Mr( ~
*
B"I> mw PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 5yQv(<~*G
PS：电场振幅在时域中的分布 SS;QPWRZ
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ?s5zTT0U>$
r\"O8\ PS:转换为真实的场 <nj [=C4v
PS：将包络函数转换为真实场 %zyM WC
11) 其它场测量工具 (K+TqJw
Xze 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 >1tGQ
cg J7.bFW' PS：在输出光场上划定线段 zY|]bP[NEH
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 |Tz4 xTK
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 WU1 o4& OF
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 ~&~%q u
d/(=q j#U?'g
QQ：2987619807
